Microtubule-dependent mRNA transport is coupled to endosomes and important for unipolar growth in Ustilago maydis

mRNA-Transport ist ein wichtiger Mechanismus zur Steuerung polaren Wachs-tums. Die grundlegenden Prinzipien des mRNA-Transports sind intensiv erforscht, aber ob mRNA- und Membrantransport gekoppelt sind und warum mRNAs bidirektionale Bewegung zeigen, jedoch nicht subzellulär akkumulieren, ist bisher nicht bekannt. Der phytopathogene Basidiomyzet Ustilago maydis bewegt sich auf der Pflanzen-oberfläche durch striktes polares Spitzenwachstum fort. Dies ist eine Grundvoraussetzung für die Infektion seiner Wirtspflanze Mais. Kürzlich wurde das RNA-Erkennungsmotive enthaltenden Protein Rrm4 identifiziert. Das Protein ist wichtig für die Steuerung des Spitzenwachstums, da entsprechende Deletionsmutanten eine zweite, gegenüberliegende Wachstumszone etablieren. Vorhergehende in vivo Studien haben außerdem gezeigt, dass Rrm4 RNA bindet und sich schnell bidirektional entlang von Mikrotubuli bewegt. In der vorliegenden Sudie wird mithilfe des „RNA live imaging“ visualisiert, dass Rrm4 eine Gruppe von mRNAs im Zytoplasma transportiert. Darunter befinden sich mRNAs, die für das Ubiquitin-Fusionsprotein Ubi1, für das kleine G-Protein Rho3, sowie für das Septin Cdc3 kodieren. Bemerkenswert ist jedoch, dass die mRNAs nicht sub-zellulär akkumulieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Fähigkeit mRNA zu binden für die Rrm4 Funktionalität und für polares Wachstum essenziell ist. Des Weiteren wird der antero- und retrograde Transport durch Kinesin-3 und Dynein vermittelt. Interessant ist, dass diese für den mRNA-Transport notwendigen Motoren auch Endosomenbewegung ermöglichen. Die eingehende Untersuchung von Septin mRNA-Transport mithilfe des dyna-mischen „live cell imagings“ hat den Kotransport von Septin mRNA und dem kodierten Protein aufgedeckt. Septine sind hochkonservierte GTPasen, die entweder Diffusion in Membranen beeinträchtigen oder als intrazelluläres Gerüst dienen. Septine polymeri-sieren zu komplexen Strukturen, sind wichtig für polares Wachstum und tragen dazu bei, die Symmetrie einer Zelle aufzuheben. Da die Kolokalisation von mRNA und Protein ein Indiz für die lokale Proteinsynthese ist, wurde getestet, ob Septin mRNA an Endosomen translatiert wird. In Übereinstimmung damit bedingt die Anwesenheit von mRNA die Akkumulation des entsprechenden Proteins an Endosomen. Ferner kolokalisieren riboso-male Proteine mRNA-abhängig mit beweglichen Endosomen. Bemerkenswerterweise ist für einen effizienten Einbau von Septinprotein in Septinfilamente an Wachstumskegeln der Endosomentransport essenziell. Die Schlussfolgerung aus diesen Ergebnissen ist, dass mRNAs sich per „Anhalter“ auf Endosomen bidirektional durch die polarisierte Zelle bewegen. Dieser durch Kinesin 3 und Dynein vermittelte Transport stellt einen neuartigen Mechanismus dar, bei dem Endosomen durch lokale Translation mit Septinprotein beladen werden. Dies könnte dazu dienen, einen schnellen und koordinierten Zusammenbau von Septinfilamenten an Wachstumskegeln von Pilzhyphen zu gewährleisten.